匿名管道

LINUX进程通讯

公开的交流方式有：信号量，消息队列，共享内存，有名管道，文件

秘密的信息仅限于交流双方知道的有：信号通讯，无名管道通讯和socket通讯

一.匿名管道pipe

　　 #include <unistd.h>

    int pipe(int filedes[2]);

管道做用于有血缘关系的进程之间,经过fork来传递 

调用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区（称为管道）用于通讯，它有一个读端一个写端，而后经过filedes参数传出给用户程序两个文件描述符，filedes[0]指向管道的读端，filedes[1]指向管道的写端（很好记，就像0是标准输入1是标准输出同样）。因此管道在用户程序看起来就像一个打开的文件，经过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据实际上是在读写内核缓冲区。pipe函数调用成功返回0，调用失败返 回-1。

     1.父进程调用pipe开辟管道，获得两个文件描述符指向管道的两端。

     2.父进程调用fork建立子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。

     3.父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程能够往管道里写，子进程能够从管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从写端流入从读端流出，这样就实现了进程间通讯。

使用管道须要注意如下4种特殊状况（假设都是阻塞I/O操做，没有设置O_NONBLOCK标 志）： 

1.写端关闭，读端将剩余数据读出后，再read会返回0

2.写端未关闭，读端将剩余数据读出后，再次read会阻塞，直到管道中有数据可读了才读取数据并返回

3.读端都关闭了，写端write，那么该进程会收到信号SIGPIPE，一般会致使进程异常终止。

4.读端未关闭，但未read，那么在管道被写满时再次write会阻塞，直到管道中有空位置了才写入数据并返回。

管道的主要局限性正体如今它的特色上：

1.    只支持单向数据流；

2.    只能用于具备亲缘关系的进程之间；

3.    没有名字；

4.    管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道建立时，为缓冲区分配一个页面大小）；

5.    管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，好比多少字节算做一个消息（或命令、或记录）等等

默认建立的为阻塞管道，若是想设置为非阻塞管道, fcntl函数设置O_NONBLOCK标志 

实践经验：在进程通讯中，没法判断每次通讯的字节数，即没法对数据进行自动拆分，致使子进程一次性读取父进程两次通讯的报文状况，为了能正常拆分发送报文，咱们常采用如下几种方法：

1.固定长度，2.显示长度；每一个报文有长度域和数据域组成。3.短链接，进程间每次须要通讯时，建立一个通讯线路，发送一条报文后，当即废弃这条通讯线路.Soket通讯中经常使用。

经典模型：

一 。 单向管道流

二 。 双向管道流模型

三。链接标准I/O的标准管道模型

设计一个父进程标准输出流链接到子进程标准输入流的管道

使用函数dup2重定向

(1) 建立管道，返回无名管道的两个文件描述符fildes[0]和fildes[1]。

(2) 建立子进程，子进程中继承无名管道文件描述符。

(3) 父进程关闭管道的输出端，即关闭只读文件描述符fileds[0]。

(4) 父进程将标准输出（stdout，文件描述符1）重定向为文件描述符fileds[1]。

(5) 子进程关闭管道的输入端，即关闭只写文件描述符fileds[1]。

(6) 子进程将标准输入（stdin，文件描述符0）重定向为文件描述符fileds[0]。

代码示例：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int fildes[2];
    pid_t pid;
    int i, j;
    char buf[256];
    if (pipe(fildes) < 0 || (pid = fork()) < 0) /* 建立管道和子进程 */
    {
        fprintf(stderr, "error!\n");
        return 1;
    }
    if (pid == 0)
    {
    /* ―――――――――――――――――子进程―――――――――――――――――― */
        close(fildes[1]);                  
        dup2(fildes[0], 0);                 /* 重定向stdin到fildes[0]中 */
        close(fildes[0]);
        gets(buf);                          /* 读入输入，实际上是读取父进程输出 */
        fprintf(stderr, "child:[%s]\n", buf);
        return 2;
    }
    /* ―――――――――――――――――父进程―――――――――――――――――― */
    close(fildes[0]);
    dup2(fildes[1], 1);                     /* 重定向stdout到fildes[1]中 */
    close(fildes[1]);
    puts("Hello!");                         /* 输出，同时增长子进程的输入信息*/
    return 0;                          
}

父进程的标准输出已经重定向到管道中，故父进程puts未能将结果打印到屏幕上。

四。popen模型

#include <stdio.h>

FILE *popen(const char* command, char* type);

int pclose (FILE* stream);

popen工做原理：相似于system，首先fork一个子进程，而后调用exec执行参数command中给定的shell命令。不一样的是，函数popen自动在父进程和exec建立的子进程之间创建了一个管道。

参数type：r  建立与子进程的标准输出链接的管道（管道数据由子进程流向父进程）

open调用成功返回标准I/O的FILE文件流，它的读写属性由参数type决定，调用失败返回NULL

pclose关闭popen打开的文件流，成功调用返回exec进程退出时的状态，不然返回-1。

　　　  　w 建立与子进程的标准输出链接的管道（管道数据由父进程流向子进程）

/*------------popen----------*/
#include <stdio.h>
void main()
{
    FILE *out, *in;
    if ( (out = popen( "grep init", "w" ) ) == NULL )
    {
        fprintf( stderr, "error!/n" );
        return;
    }
    if ( (in = popen( "ps -ef", "r" ) ) == NULL )
    {
        fprintf( stderr, "error !/n" );
        return;
    }
    while ( fgets( buf, sizeof(buf), in ) ) /*读取ps -ef结果*/
        fputs( buf, out );
    pclose( out );
    pclose( in );
}

命令ps -ef： 分析当前运行的所有进程，并将结果打印到屏幕上。

进程“grep init”从输入的字符串中查找包含字符“init”的子串，并打印结果。